Sono chiamati gas serra quei gas presenti nell'atmosfera che riescono a trattenere una parte della componente nell'infrarosso della radiazione solare
I gas serra trattengono il calore terrestre (AI-RDM04_26)
I gas serra trattengono il calore terrestre: CO₂ oltre 420 ppm nel 2025 intensifica il riscaldamento globale, con effetti su ghiacci, oceani ed eventi estremi.
I gas serra sono componenti atmosferici (come vapore acqueo, CO2, metano e protossido di azoto) capaci di trattenere la radiazione infrarossa emessa dalla Terra. Sebbene questo fenomeno sia naturale e indispensabile per la vita, l'attività umana ne ha alterato l'equilibrio: nel 2025 la concentrazione di CO2 ha superato le 420 ppm. Dalla combustione di fossili ai processi agricoli, l'aumento di questi gas intensifica il riscaldamento globale, con impatti diretti su ghiacci, oceani ed eventi meteorologici estremi. La comprensione del loro "potere climalterante" (CO2eq) è fondamentale per le strategie di mitigazione.
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Sintesi. I gas serra
I gas serra sono componenti dell’atmosfera che trattengono parte della radiazione infrarossa emessa dalla Terra, mantenendo il pianeta abbastanza caldo da essere abitabile. I principali sono vapore acqueo, CO₂, metano, protossido di azoto e gas alogenati. L’aumento delle loro concentrazioni — soprattutto CO₂ oltre 420 ppm nel 2025 — intensifica l’effetto serra naturale e provoca il riscaldamento globale. Le fonti principali sono combustibili fossili, agricoltura, deforestazione e processi industriali. Il metano ha un potere riscaldante circa 28 volte superiore alla CO₂, mentre alcuni gas sintetici superano le 10.000 volte. L’aumento dei gas serra altera il bilancio energetico della Terra e contribuisce a scioglimento dei ghiacci, innalzamento del mare, eventi estremi e acidificazione degli oceani. Mitigazione e adattamento sono necessari per ridurre le emissioni e gestire gli impatti già in corso.
Cos’è un gas serra e come funziona
I gas serra sono componenti dell’atmosfera che trattengono parte della radiazione infrarossa emessa dalla Terra, impedendo che tutto il calore fuoriesca nello spazio. Questo fenomeno, noto come effetto serra, mantiene la temperatura media del pianeta intorno ai 15°C, rendendo possibile la vita. Senza di essi, la Terra sarebbe una distesa gelida con temperature medie di circa –18°C.
I principali gas serra
I gas serra possono essere naturali o di origine antropica. Tra i principali troviamo:
- · Vapore acqueo (H₂O) – il più abbondante, prodotto naturalmente dall’evaporazione.
- · Anidride carbonica (CO₂) – generata dalla combustione di carbone, petrolio e gas naturale.
- · Metano (CH₄) – emesso da allevamenti, risaie e discariche.
- · Protossido di azoto (N₂O) – derivato da fertilizzanti agricoli e combustioni.
- · Gas alogenati (CFC, HFC, SF₆) – sintetici, usati in refrigerazione e industria.
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Come funziona l’effetto serra
I raggi del Sole attraversano l’atmosfera e riscaldano la superficie terrestre, che a sua volta restituisce parte di questa energia sotto forma di radiazione infrarossa. In condizioni naturali, una parte di questo calore sfugge verso lo spazio, mentre un’altra viene trattenuta dai gas serra presenti nell’aria. Queste molecole assorbono la radiazione e la riemettono in tutte le direzioni, compresa quella verso il suolo, contribuendo a mantenere la Terra abbastanza calda da ospitare la vita. Quando però la concentrazione dei gas serra aumenta oltre i livelli naturali, la quantità di calore trattenuta cresce e l’equilibrio energetico del pianeta si altera. Il risultato è un’intensificazione dell’effetto serra, che porta a un progressivo aumento della temperatura media globale. Questo processo, noto come riscaldamento globale, è oggi misurabile con grande precisione e rappresenta uno dei principali motori dei cambiamenti climatici in corso.
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IPCC – Climate Change 2021: The Physical Science Basis
Copernicus Climate Change Service
Le concentrazioni in aumento
Nel 2025 la CO₂ atmosferica ha superato le 420 ppm, il valore più alto degli ultimi 800.000 anni. Il metano e il protossido di azoto continuano a crescere, amplificando il riscaldamento globale. Secondo il NOAA Global Monitoring Laboratory, la concentrazione di CO₂ aumenta di circa 2,5 ppm all’anno.
CO2. In alto: rapporti medi globali di miscelazione dell'anidride carbonica atmosferica (linea blu) determinati utilizzando le misurazioni della rete cooperativa di campionamento dell'aria del ciclo del carbonio. La linea rossa rappresenta la tendenza a lungo termine. In basso: tasso di crescita medio globale per l'anidride carbonica. (Fonte NOAA)
CH4. In alto: rapporti medi globali di miscelazione del metano atmosferico (linea blu) determinati utilizzando le misurazioni della rete cooperativa di campionamento dell'aria del ciclo del carbonio. La linea rossa rappresenta la tendenza a lungo termine. In basso: tasso di crescita medio globale del metano. (Fonte NOAA)
N2O. In alto: rapporti medi globali di miscelazione del protossido di azoto atmosferico (linea blu) determinati utilizzando le misurazioni della rete cooperativa di campionamento dell'aria del ciclo del carbonio. La linea rossa rappresenta la tendenza a lungo termine. In basso: tasso di crescita medio globale per il protossido di azoto. (Fonte NOAA)
Oltre a questi gas di origine sia naturale che antropica, esiste un'ampia gamma di gas serra rilasciati in atmosfera di origine esclusivamente antropica, come gli alocarburi, tra i quali i più conosciuti sono i clorofluorocarburi (CFC), e molte altre sostanze le cui molecole contengono atomi di cloro e fluoro, le cui emissioni sono regolamentate dal Protocollo di Montréal.
I gas alogenati sono emessi in quantità molto inferiori rispetto a CO2, CH4 e N2O ed hanno bassissime concentrazioni in atmosfera, ma possono avere un tempo di vita molto lungo e un forte effetto come forzante radiativo, da 3000 a 13000 volte superiore a quella del biossido di carbonio.
Il forzante radiativo
Il forzante radiativo è la misura dell'influenza di un fattore (ad esempio l'aumento dell'anidride carbonica o altri gas serra nell'atmosfera) nell'alterazione del bilancio tra energia entrante ed energia uscente nel sistema Terra-atmosfera.
Il potere climalterante di un gas viene espresso in CO2eq (CO2 equivalente) e indica il suo contributo all’aumento dell’effetto serra rispetto a quello della CO2 convenzionalmente posto = 1.
Potere climalterante di alcuni gas espresso attraverso il fattore di conversione in CO2eq
Vapore acqueo
Il principale gas a effetto serra è il vapore acqueo (H2O), responsabile per circa due terzi dell'effetto serra naturale.
Il vapore acqueo atmosferico è parte del ciclo idrologico, un sistema chiuso di circolazione dell'acqua dagli oceani e dai continenti verso l'atmosfera in un ciclo continuo di evaporazione, traspirazione, condensazione e precipitazione.
L’aumento della temperatura atmosferica può far aumentare la quantità di umidità e di conseguenza aumentare ulteriormente l’effetto serra.
Anidride carbonica
L'anidride carbonica, la cui molecola ha formula CO2, è responsabile per il 5-20% dell'effetto serra naturale ed interagisce con l'atmosfera per cause naturali e antropiche.
I serbatoi naturali della CO2 sono gli oceani, i sedimenti fossili, la biosfera terrestre, l'atmosfera. Gran parte dell'anidride carbonica degli ecosistemi viene immessa nell'atmosfera. Un certo numero di organismi hanno la capacità di assimilare la CO2 atmosferica. Il carbonio, così, grazie alla fotosintesi delle piante, che combina l'anidride carbonica e l'acqua in presenza dell'energia solare, entra nei composti organici e quindi nella catena alimentare, ritornando infine all'atmosfera attraverso la respirazione.
Si possono individuare delle variazioni annuali della concentrazione di CO2 atmosferica. Durante l'inverno si verifica un aumento della concentrazione dovuto al fatto che nelle piante a foglia caduca prevale la respirazione; mentre durante l'estate la concentrazione di CO2 atmosferica diminuisce per l'aumento totale della fotosintesi.
Gli oceani hanno un ruolo fondamentale nel bilancio del carbonio, costituiscono una vera e propria riserva di carbonio sotto forma di ione bicarbonato e contengono quantità enormi di CO2.
L'incremento di temperatura dell'acqua diminuisce la solubilità del biossido di carbonio, pertanto l'aumento della temperatura degli oceani sposta CO2 dal mare all'atmosfera, mentre una diminuzione fa avvenire il contrario.
L'anidride carbonica si va accumulando nell'atmosfera, in quanto i processi di assorbimento da parte dello strato rimescolato dell'oceano non riescono a compensare del tutto il flusso entrante di carbonio.
Le emissioni legate all'attività umana sono dovute all'uso di energia fossile, ossia petrolio, carbone e gas naturale; e la restante parte dovuta a fenomeni di deforestazione e cambiamenti d'uso delle superfici agricole.
Per quanto concerne la persistenza media in anni della CO2 in atmosfera, l'IPCC considera un intervallo compreso tra i 50 e i 200 anni che, dipende sostanzialmente dal mezzo di assorbimento.
Gli aumenti osservati dal 1750 circa (periodo preindustriale) dei gas serra (GHG) sono inequivocabilmente causati dalle attività umane.
Metano
Il metano è il prodotto della degradazione di materiale organico in ambiente anaerobico. La sua concentrazione atmosferica media sta aumentando con un tasso medio annuo valutato tra l'1.1% e l'1.4%. Le principali fonti di metano sono i terreni paludosi, la fermentazione enterica da digestione di bovini allevati, le risaie, la fermentazione del concime organico, la degradazione in ambiente riducente della biomassa, la produzione e la distribuzione di gas naturale, l'estrazione del carbone.
Alocarburi
Tra questi gas i più conosciuti sono i clorofluorocarburi (CFC), gli idroclorofluorocarburi (HCFC), e gli idrofluorocarburi (HFC). La concentrazione di questi gas in atmosfera è molto bassa, ma il loro potenziale di riscaldamento è fino a 13.000 volte superiore della CO2.
Gli alocarburi non derivano da processi naturali; la loro presenza in atmosfera è attribuibile per la maggior parte alle attività umane. Fino alla metà degli anni settanta i CFC erano largamente impiegati come propellenti per le bombolette spray, nei solventi e in alcuni collanti.
Nel 1987, siglando il Protocollo di Montréal, le nazioni del mondo hanno stretto un accordo per ridurre drasticamente l'uso di questi gas perché considerati lesivi dell'ozono atmosferico. I CFC sono stati in gran parte sostituiti dagli HCFC, meno dannosi per l'ozono ma comunque nocivi per l'effetto serra poiché contribuiscono al riscaldamento globale. Oltre ad essere molto potenti, questi gas permangono in aria per periodi molto lunghi, fino a 400 anni.
Protossido di azoto
Il protossido di azoto costituisce una piccolissima parte dell'atmosfera ed è quasi 300 volte più potente dell’anidride carbonica nel trattenere il calore.
La concentrazione del protossido di azoto è cresciuta moltissimo negli ultimi decenni, passando da 275 ppb del periodo pre-industriale ai 312 ppb del 1994. La maggior parte del protossido di azoto in atmosfera deriva da processi microbiologici. Nei terreni e nelle acque, le maggiori fonti di emissione di N2O sono i processi di nitrificazione e denitrificazione, quest'ultimo è il principale responsabile delle emissioni di N2O in ambienti sotterranei.
Ozono
L'ozono è contenuto in minima parte nell'atmosfera ed è concentrato in prevalenza intorno ai 45 km di altezza dove viene formato dalla reazione tra raggi solari UVA e l'ossigeno atmosferico. L'ozono stratosferico funge da filtro verso le radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole, ma nella troposfera si comporta da gas serra sebbene il suo contributo sia minimo.
È un componente essenziale dell'atmosfera, ma se negli strati più alti è utile perché capace di filtrare la radiazione ultravioletta del sole verso la terra, negli strati più bassi, nella troposfera, è da considerarsi un inquinante.
Parte dell'ozono è anche prodotta nei processi di inquinamento atmosferico.
Riferimenti
IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change
State of the climate in 2020, Special Supplement to the Bulletin of the American Meteorological Society, Vol. 102, No. 8, August 2021
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